达西定律实验.docx
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达西定律实验.docx
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达西定律实验
达西定律实验
水力学及流体力学实验仪系列产品
DXY型达西定律实验仪
仪器编号:
北京新华教仪科贸有限公司
华同丰(北京)科技有限公司
WWW.BJXHJY.NET
达西定律实验
一、实验目的
1.测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系,验证渗流的达西定律。
2.测定均质砂的渗透系数K值;
二、实验设备
设备由水泵、供水箱、存水箱及升降装置构成供水系统。
实验箱内装均质砂,底部及砂体的上表面各装一块滤板,中部设二个多孔测压管测定渗流水头损失。
用体积法测流量。
1—水泵 2—升降定位手柄
3—供水箱 4—供水箱溢流槽 5—供水调节阀6—排气软管 7—测压管 8—实验箱溢流槽 9—实验箱 10—多孔测压管 11—转向阀 12—计量箱 13—存水箱 14—泄流槽 15—泄水阀 16—供水阀
*实验前请用地脚螺丝调平实验台
三、实验原理及计算式
液体在孔隙介质中流动时,由于粘滞性作用将会产生能量损失。
达西(HenriDarcy)在1852-1855年间通过实验,总结出渗流能量损失与渗流速度成一次方的线性规律,后人称为达西定律。
由于渗流速度很小,故速度水头可以忽略不计。
因此总水头H可用测管水头h来表示,水头损失hw可用测管水头差来表示,即
于是,水力坡度J可用测管水头坡度来表示:
式中,L为两个测压管孔之间的距离,h1与h2为两个测压孔的测管水头。
达西通过实验,得到实验圆筒内渗流量Q与圆筒断面积A和水力坡度J成正比,并和土壤的透水性有关,所建立基本关系式如下:
Q=KAJv=Q/A=KJ
式中,v为渗流简化模型的断面平均流速,系数K为反映孔隙介质透水性能的综合系数,称为参透系数。
实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体,属于均匀渗流,可以认为各点的流动状态是相同的,任意点的渗流流速u等于断面平均渗流流速,因此达西定律也可以表示为:
u=v=KJ
上式表明,渗流的水力坡度,即单位距离上的水头损失与渗流流速的一次方成正比,因此称为渗流线性定律。
Darcy’sLaw是描述以粘滞力为主、雷诺数Re<1~10的层流状态下的地下水渗流基本定律,指出渗流速度V与水力坡度J成线性关系,V=KJ,或Q=KAJ,又称线性渗透定律。
它反映了渗流场中的能量守恒与转换定律。
渗流雷诺数(Re):
雷诺数(Reynoldsnumber)是判断水流呈层流和紊流状态的指数。
其值为圆管内惯性力与粘滞力的比值,与地下水渗透速度(v)、含水介质颗粒平均粒径(de)呈正比,与地下水运动粘滞系数(ν)呈反比,即Re=vde/ν。
渗流雷诺数用下列经验公式求:
式中,de为砂样有效粒径、n为孔隙率。
ν为实验筒断面平均流速,ν为水的运动粘性系数.
四、实验步骤
实验前一天先将实验箱内加满水,让水浸透实验箱内的全部砂体,排除实验箱内的全部气体做好实验前准备工作。
1.记录有关常数。
将供水箱升到高位。
置转向阀出口于量水箱泄水侧。
2.启动水泵、开供水调节阀,排除实验箱内的全部气体后方能进行实验。
用调节供水箱高度的方法来改变流量,通常流量由大到小顺次进行。
实验时供水箱一定保持少量的溢流,确保供水水头的恒定。
3.实验:
先使量水箱测管读数的初水位在2cm左右并记录;
将转向阀的出口拨向量水箱,同时按动秒表记时,读测压管
读数,当量水箱水位达到所需高度时,将转向阀的出口拨到
泄水槽,再次按动秒表;
记录时间、量水箱测管读数的终水位、水的温度;
下移供水箱,用同样的方法测量约15组数据,测量的最小压
差Δh<1㎝。
整个实验均保持供水箱有少量溢流,待水流稳定后进行量测。
开始及终了各测水温一次取其平均值。
实验完毕关水泵。
五、注意事项
1.在实验前要浸透圆筒内的砂体。
2.实验时实验箱内的气体要排除干净,当Q为0时,两测压管内的水面保持水平。
六、实验记录
仪器编号:
有关常数:
筒径D=14.6㎝,测压管间距L=20㎝,
量水箱面积F=㎝2砂粒有效粒径de=0.8㎝,
空隙率n=0.418,渗透水温t= ℃,
记录表格:
实验记录表格
测次
测压管读数
量水箱测管读数
时间
h1(cm)
h2(cm)
H1(cm)
H2(cm)
t(s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
七、成果要求:
实验报告
实验结果计算表格
测次
渗流水头损失
hw(Δh)(cm)
渗流量Q
(cm3/s)
水力坡度
J=hw/l
流速(cm/s)
V=Q/A
渗透系数
K=v/J(cm/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
旅游与环境学院《水文水资源学》实验报告
实验名称:
达西定律实验
实验人:
实验日期:
一、实验目的
1、测定渗透砂体的渗透量与水头损失的关系,验证渗流的达西定律。
2、测定均质砂的渗透系数K值;
二、实验设备:
DXY型达西定律实验仪
三、实验原理:
四、实验步骤:
五、实验记录:
仪器编号:
有关常数:
筒径D=14.6㎝,测压管间距L=20㎝,量水箱面积F=㎝2
砂粒有效粒径de=0.8㎝,空隙率n=0.418,
渗透水温t= ℃,运动粘性系数v=㎝2/s。
记录表格:
实验记录表格
测次
测压管读数
量水箱测管读数
时间
h1(cm)
h2(cm)
H1(cm)
H2(cm)
t(s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
六、实验结果:
(一)计算各组次的hw(Δh)、v、J、K。
实验结果计算表格
测次
渗流水头损失
hw(Δh)(cm)
渗流量Q
(cm3/s)
水力坡度
J=hw/l
流速(cm/s)
V=Q/A
渗透系数
K=v/J(cm/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(二)绘制v与J关系图:
(三)实验结论:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 定律 实验
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